RU2127217C1

RU2127217C1 - Belt conveyor roller

Info

Publication number: RU2127217C1
Application number: RU97113249/03A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Анатолиевич Ткаченко (UA); Эдуард Анатолиевич Ткаченко
Original assignee: Межотраслевой инженерный центр "ТРИБОТЕХНИКА"
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 1999-03-10
Also published as: UA39219C2

Abstract

FIELD: mechanical engineering; belt conveyors, roller beds and transportation devices. SUBSTANCE: roller of belt conveyor has tube, axle, housing with metal reinforcement members, antifriction bearings secured outer races in housings installed in tube, and mated through inner races with axle, and bearing seals. Housings are made in form of aluminium alloy castings. Reinforcement members are made in form of steel bearing cups perforated in radial direction by taper holes arranged according to program in which cast taper tenons of housing are fitted. Tenons form non-split tenon joints of housing with bearing cups. EFFECT: increased service life and strength of rollers, reduced mass of rollers. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для ленточных конвейеров, рольгангов, транспортирующих устройств, применяемых в металлургической, горнорудной и угольной промышленности, в строительных и дорожных машинах, в сельском хозяйстве и других отраслях техники. The invention relates to mechanical engineering and can be used for belt conveyors, roller tables, conveying devices used in the metallurgical, mining and coal industries, in construction and road machines, in agriculture and other industries.

Известен ролик конвейера /авторское свидетельство СССР N 1020323, М. Кл. 3 B 65 G 39/02, опубл. 30.05.83, бюл. N 20/, содержащий трубу, ось, корпуса, подшипники качения, закрепленные наружными кольцами в корпусах, установленных в трубе, и сопряженные внутренними кольцами с осью, а также подшипниковые уплотнения. Корпуса этого ролика выполнены в виде отливки или поковки из стали и обладают большой прочностью и массой. Known conveyor roller / copyright certificate of the USSR N 1020323, M. Kl. 3 B 65 G 39/02, publ. 05/30/83, bull. N 20 /, comprising a pipe, an axle, housings, rolling bearings, fixed by outer rings in housings installed in the pipe, and interfaced with inner rings with an axis, as well as bearing seals. The casings of this roller are made in the form of castings or forgings made of steel and have great strength and weight.

Недостатком известного ролика является большая металлоемкость корпусов, которая приводит к значительному расходу металла при их изготовлении и увеличению массы ролика в целом. A disadvantage of the known roller is the large metal consumption of the cases, which leads to a significant consumption of metal in their manufacture and an increase in the mass of the roller as a whole.

Наиболее близким по технической сущности и числу общих признаков является ролик ленточного конвейера /конвейерный ролик//авторское свидетельство СССР N 1542872, кл. 5 B 65 G 39/00, опубл. 15.02.90, бюл. N 6/, содержащий трубу, ось, корпуса с металлическими армирующими элементами, подшипники качения, закрепленные наружными кольцами в корпусах, установленных в трубе, и сопряженные внутренними кольцами с осью, а также подшипниковые уплотнения. The closest in technical essence and the number of common features is a conveyor belt roller / conveyor roller // USSR copyright certificate N 1542872, cl. 5 B 65 G 39/00, publ. 02/15/90, bull. N 6 /, containing a pipe, an axis, housings with metal reinforcing elements, rolling bearings, fixed by outer rings in housings installed in the pipe, and interfaced with inner rings with an axis, as well as bearing seals.

Корпуса известного ролика для облегчения выполнены из термопластичного композиционного материала с древесным наполнителем, армированного металлическими армирующими элементами в виде плоских стальных пружин. The casings of the known roller are made of a thermoplastic composite material with wood filler reinforced with metal reinforcing elements in the form of flat steel springs.

В качестве материала корпусов используются: термопластическая пластмасса с древесным наполнителем или акрилон-трилбутадиенстирол /АБС/ с древесным наполнителем или литьевой полиэтилентерефталат /лавсан/ с древесным наполнителем или морозостойкий полипропилен с древесным наполнителем, или полиэтилен высокого давления с древесным наполнителем. The body materials used are: thermoplastic plastic with wood filler or acrylon-trilbutadiene styrene / ABS / with wood filler or injection molded polyethylene terephthalate / lavsan / with wood filler or frost-resistant polypropylene with wood filler, or high-pressure polyethylene with wood filler.

Недостатком этого ролика является то, что при больших знакопеременных поперечных и продольных динамических нагрузках материал таких корпусов быстро разрушается особенно в наиболее нагруженных местах - местах установки наружных колец подшипников качения, так как армирующие элементы эти места не усиливают, а только улучшают общую упругость и демпфирующую способность корпусов от небольших поперечных нагрузок. При этом снижается как нагрузочная способность, так и срок службы корпусов и ролика ленточного конвейера в целом. The disadvantage of this roller is that with large alternating transverse and longitudinal dynamic loads, the material of such housings quickly collapses, especially in the most loaded places - the locations of the outer rings of rolling bearings, since the reinforcing elements do not strengthen these places, but only improve the overall elasticity and damping ability cases from small lateral loads. This reduces both the load capacity and the service life of the housings and the roller conveyor belt as a whole.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать ролик ленточного конвейера так, чтобы путем выполнения его корпусов из легкого и прочного металлического сплава и надежной установки армирующих элементов в корпусах в местах установки подшипников качения обеспечить повышение прочности, срока службы и уменьшения массы ролика. The basis of the invention is the task of improving the belt conveyor roller so that by making its casings made of light and strong metal alloy and reliably installing reinforcing elements in the casings in the places where the rolling bearings are installed, to increase the strength, service life and reduce the mass of the roller.

Поставленная задача решается тем, что в ролике ленточного конвейера, содержащем трубу, ось, корпуса с металлическими армирующими элементами, подшипники качения, закрепленные наружными кольцами в корпусах, установленных в трубе, и сопряженные внутренними кольцами с осью, а также подшипниковые уплотнения, согласно изобретению корпуса выполнены в виде отливок из алюминиевого сплава, а армирующие элементы выполнены в виде стальных подшипниковых стаканов, перфорированных в радиальном направлении программированно расположенными конусными отверстиями, в которых расположены литые конусные шипы корпусов, образующие неразъемные шиповые соединения этих корпусов с подшипниковыми стаканами. The problem is solved in that in the roller of a conveyor belt containing a pipe, an axis, housings with metal reinforcing elements, rolling bearings fixed by outer rings in housings installed in the pipe and interfaced with inner rings with an axis, as well as bearing seals, according to the invention of the housing made in the form of castings from aluminum alloy, and the reinforcing elements are made in the form of steel bearing cups, perforated in the radial direction by programmed conical holes in which the cast cone spikes of the housings are located, forming one-piece tenon joints of these housings with bearing cups.

Усовершенствованная конструкция корпусов в основном за счет изготовления их в виде отливок из алюминиевого сплава, обладающего более высокой удельной прочностью /отношение предела прочности материала к его плотности /удельному весу// по сравнению с термопластичным композиционным материалом с древесным наполнителем обеспечивает при низкой металлоемкости высокую прочность и повышенную нагрузочную способность, а также увеличивает срок службы в составе ролика при нагружении последнего высокими динамическими знакопеременными поперечными и продольными нагрузками. The improved design of the cases, mainly due to the manufacture of them in the form of castings from aluminum alloy having a higher specific strength / ratio of the tensile strength of the material to its density / specific gravity // in comparison with a thermoplastic composite material with wood filler, provides high strength at low metal consumption and increased load capacity, and also increases the service life of the roller when loading the latter with high dynamic alternating transverse suspended and longitudinal loads.

Выполнение армирующих элементов в виде стальных подшипниковых стаканов, перфорированных в радиальном направлении программированно расположенными конусными отверстиями, в которых расположены литые конусные шипы корпусов, образующие неразъемные шиповые соединения этих корпусов с подшипниковыми стаканами при совместном литье, позволяет повысить прочность корпусов и обеспечить надежное сцепление армирующих элементов с этими корпусами, в результате чего повышается как поперечная, так и продольная нагрузочная способность, а также увеличивается срок службы ролика в целом. The implementation of the reinforcing elements in the form of steel bearing cups, radially perforated by programmed spaced conical holes, in which the cast cone spikes of the housings are located, forming the integral tenon joints of these housings with the bearing cups during joint casting, allows to increase the strength of the housings and ensure reliable coupling of the reinforcing elements with by these cases, as a result of which both transverse and longitudinal load capacity are increased, and also increased The overall life of the roller is reduced.

Таким образом, предложенная новая совокупность существенных признаков ролика ленточного конвейера за счет усовершенствования конструкции ролика и его армирующего элемента позволяет при низкой металлоемкости повысить прочность и срок службы ролика при его эксплуатации в условиях больших знакопеременных поперечных и продольных динамических нагрузок. Thus, the proposed new set of essential features of the belt conveyor roller by improving the design of the roller and its reinforcing element allows to increase the strength and durability of the roller during its operation under high alternating transverse and longitudinal dynamic loads with low metal consumption.

Приведенные признаки заявляемого ролика ленточного конвейера являются достаточными во всех случаях, на которые распространяется обьем правовой защиты. The above features of the inventive roller conveyor belt are sufficient in all cases to which the scope of legal protection.

Кроме того, заявляемый ролик ленточного конвейера имеет и другие признаки, которые характеризуют изобретение в отдельных случаях его выполнения и создают дополнительный технический результат. In addition, the inventive roller conveyor belt has other features that characterize the invention in some cases, its implementation and create an additional technical result.

Так, в ролике ленточного конвейера согласно изобретению корпуса на наружном и внутреннем торцах имеют радиально расположенные ребра. Thus, in the roller of the conveyor belt according to the invention, the bodies at the outer and inner ends have radially spaced ribs.

Эти ребра позволяют уменьшить утяжку расплава и исключают образование трещин обода (периферийной части) корпуса при охлаждении отливки, повысить прочность корпуса и обеспечить отвод (эффект вентилятора) тепла и удаление пыли от подшипников качения, что также позволяет повысить прочность и увеличить срок службы ролика в целом. These ribs can reduce melt tightening and prevent cracking of the rim (peripheral part) of the housing during cooling of the casting, increase the strength of the housing and provide heat removal (fan effect) and dust removal from the rolling bearings, which also allows to increase the strength and increase the life of the roller as a whole .

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображен ролик ленточного конвейера, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - корпус ролика с армирующим элементом. The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a roller conveyor belt, General view, a longitudinal section; in FIG. 2 - roller housing with a reinforcing element.

Ролик ленточного конвейера содержит (фиг. 1) трубу 1, ось 2, два торцевых корпуса 3 с металлическими армирующими элементами 4, подшипники качения 5, закрепленные наружными кольцами 6 в корпусах 3, установленных с торцов в трубе 1, и сопряженные внутренними кольцами 7 с осью 2, а также подшипниковые уплотнения, включающие внутренние двухкромочные пыльники 8 и наружные лабиринтные торцевые уплотнения 9, выполненные, например по авторскому свидетельству СССР N 1520063, М. кл. 4 F 16 J 15/34, опубл. 07.11.89, бюл. N 41, которое было обменяно на патент Украины N 8870, М. кл. 4 F 16 J 15/34, опубл. 30.09.96, бюл. N 3. Корпуса 3 /фиг. 2/ выполнены в виде отливок из алюминиевого сплава, например АК7 по ГОСТ 1583-89, обладающего высокой удельной прочностью /отношение предела прочности к плотности /удельному весу//. Армирующие элементы 4 выполнены в виде стальных подшипниковых стаканов 10 с отбортовками внутрь для упора подшипников качения 5. Подшипниковые стаканы 10 перфорированы в радиальном направлении программированно расположенными конусными отверстиями 11, в которых расположены литые конусные шипы 12 ступиц 13 корпусов 3, образующие неразъемные шиповые соединения этих корпусов 3 с подшипниковыми стаканами 10 в процессе литья. Это позволяет увеличить их сцепление /механическое взаимодействие/ стального подшипникового стакана 10 с алюминиевыми корпусами 3 путем создания равнопрочности поперечного сечения подшипникового стакана 10 и шипового соединения. Алюминиевые корпуса 3 и армирующие элементы 4 - стальные подшипниковые стаканы 10 в процессе совместного литья образуют единую сборочную единицу. Это достигается за счет заполнения конусных отверстий 11 перфорированного подшипникового стакана 10 алюминиевым расплавом в процессе литья корпусов 3 и образования программированно расположенных конусных шипов 12, суммарная площадь которых определяет площадь среза шипового соединения от крутящего момента и осевых усилий и выбирается в зависимости от условий эксплуатации ролика. Подшипниковые стаканы 10 являются базирующими элементами /фиг.1/ для подшипников качения 5 и внутренних двухкромочных пыльников 8 в ступицах 13 корпусов 3. Подшипники качения 5 наружными кольцами 6 закреплены в подшипниковых стаканах 10 ступиц 13 корпусов 3 и установлены на оси 2 в плоскостях, проходящих через плоскости O-O-средние плоскости дисков 14 корпусов 3 для повышения прочности последних. Стальные подшипниковые стаканы 10 усиливают ступицы 13 алюминиевых корпусов 3 в местах установки наружных колец 6 подшипников качения 5, что повышает прочность и срок службы роликов при эксплуатации их в составе конвейера в условиях воздействия высоких знакопеременных поперечных и продольных нагрузок на ролики. Подшипники качения 5 зафиксированы на оси 2 стопорными элементами, выполненными в виде разрезных стопорных колец 15, установленных в кольцевых канавках 16. Наружные лабиринтные торцевые уплотнения 9 закрыты крышками 17 и зафиксированы стопорными элементами, выполненными в виде разрезных колец 18, установленных в кольцевых канавках 19 ступицы 13 корпуса 3. Корпуса 3 своими ободами 20 установлены в трубе 1 по прессовой посадке без предварительной механической обработки последней. Это позволяет избежать образования концентраторов напряжений, что повышает несущую способность, прочность и срок службы ролика. В ролике ленточного конвейера корпуса 3 на наружном и внутреннем торцах имеют радиально расположенные ребра 22, 23, которые примыкают к дискам 14 и имеют протяженность от ступиц 13 к ободам 20 корпусов 3. Наличие ребер 22, 23 уменьшает утяжку и исключает образование трещин обода 20, то есть периферийной части корпуса 3 при охлаждении отливки, что повышает прочность последней. Кроме того, ребра 22, 23 работают как лопасти вентилятора и обеспечивают отвод тепла и удаление пыли от подшипников качения 5, за счет чего увеличивается прочность и срок службы ролика в целом. В качестве материала оси 2 используется холоднотянутый стальной круг по ГОСТ 1051-75 без предварительной механической обработки посадочных поверхностей. На концах оси 2 выполнены двухсторонние лыски 21 под гаечный ключ. The belt conveyor roller contains (Fig. 1) a pipe 1, an axis 2, two end housings 3 with metal reinforcing elements 4, rolling bearings 5, fixed by outer rings 6 in the housings 3 installed from the ends in the pipe 1, and mated with inner rings 7 with axis 2, as well as bearing seals, including internal double-edged anthers 8 and external labyrinth mechanical seals 9, made, for example, according to the author's certificate of the USSR N 1520063, M. cl. 4 F 16 J 15/34, publ. 11/07/89, bull. N 41, which was exchanged for the patent of Ukraine N 8870, M. cl. 4 F 16 J 15/34, publ. 09/30/96, bull. N 3. Housing 3 / Fig. 2 / are made in the form of castings from an aluminum alloy, for example AK7 according to GOST 1583-89, which has high specific strength / ratio of tensile strength to density / specific gravity //. The reinforcing elements 4 are made in the form of steel bearing cups 10 with flanges inward for stop of the rolling bearings 5. Bearing cups 10 are radially perforated by programmed conical holes 11 in which cast conical spikes 12 of the hubs 13 of the housings 3 are located, forming integral tenon joints of these housings 3 with bearing cups 10 during casting. This allows you to increase their adhesion / mechanical interaction / steel bearing cup 10 with aluminum housings 3 by creating equal strength cross section of the bearing cup 10 and spike connection. Aluminum housings 3 and reinforcing elements 4 - steel bearing cups 10 in the process of joint casting form a single assembly unit. This is achieved by filling the conical holes 11 of the perforated bearing cup 10 with aluminum melt during the casting of the housings 3 and the formation of programmed conical studs 12, the total area of which determines the shear joint shear area from torque and axial forces and is selected depending on the operating conditions of the roller. Bearing cups 10 are the basic elements / Fig. 1/ for rolling bearings 5 and internal double-edged anthers 8 in the hubs 13 of the housings 3. Rolling bearings 5 with outer rings 6 are mounted in the bearing cups 10 of the hub 13 of the housings 3 and mounted on the axis 2 in the planes passing through the OO plane, the mid-plane of the disks 14 of the housings 3 to increase the strength of the latter. Steel bearing cups 10 reinforce the hubs 13 of the aluminum housings 3 at the locations of the outer rings 6 of the rolling bearings 5, which increases the strength and service life of the rollers when used as part of a conveyor under the influence of high alternating transverse and longitudinal loads on the rollers. The rolling bearings 5 are fixed on the axis 2 by locking elements made in the form of split locking rings 15 installed in the annular grooves 16. The outer labyrinth mechanical seals 9 are closed by covers 17 and fixed by the locking elements made in the form of split rings 18 installed in the annular grooves 19 of the hub 13 of the housing 3. Housings 3 with their rims 20 are installed in the pipe 1 for press fit without preliminary machining of the latter. This avoids the formation of stress concentrators, which increases the bearing capacity, strength and durability of the roller. In the roller of the conveyor belt of the housing 3, the outer and inner ends have radially located ribs 22, 23, which are adjacent to the disks 14 and have a length from the hubs 13 to the rims 20 of the housings 3. The presence of ribs 22, 23 reduces the tightening and eliminates the formation of cracks in the rim 20, that is, the peripheral part of the housing 3 during cooling of the casting, which increases the strength of the latter. In addition, the ribs 22, 23 operate as fan blades and provide heat removal and dust removal from the rolling bearings 5, thereby increasing the strength and life of the roller as a whole. As the material of axis 2, a cold-drawn steel circle is used in accordance with GOST 1051-75 without preliminary machining of the seating surfaces. At the ends of the axis 2 are made bilateral flats 21 under the wrench.

При работе ленточного конвейера, в составе которого работает ролик заявляемой конструкции, транспортируемый материал в виде условно рассредоточенной нагрузки воздействует на каждый ролик, поддерживающий рабочую ветвь транспортера, и через концевые участки трубы 1, корпуса 3, подшипниковые стаканы 10, подшипники качения 5 передается на ось 2 в местах установки подшипников качения 5. При этом опорные реакции подшипников качения 5 и трубы находятся в одних плоскостях О-О, в результате чего исключается возникновение изгибающих моментов и их отрицательное воздействие на корпуса 3. Благодаря выполнению корпусов 3 из алюминиевого сплава, обладающего высокой удельной прочностью, повышается нагрузочная способность, прочность и срок службы, при этом металлоемкость корпуса снижается в 1,5 - 2 раза, а металлоемкость ролика снижается на 10 - 30%. Армирующие элементы, выполненные в виде стальных подшипниковых стаканов 10, благодаря неразъемным шиповым соединениям с алюминиевыми корпусами 3, усиливают места установки подшипников качения 5 и позволяют увеличить нагрузочную способность ролика как в поперечном, так и в продольном /вдоль оси ролика/ направлениях. При работе ролика ребра 22, 23 корпусов 3 эквивалентно лопастям вентилятора создают отводящие потоки воздуха от подшипниковых узлов в обе стороны. Эти потоки воздуха удаляют пыль и отводят тепло из зон установки подшипников качения 5, что уменьшает запыленность и нагрев подшипников качения 5 при работе и увеличивают срок их службы. During operation of a conveyor belt, which includes a roller of the claimed design, the transported material in the form of a conditionally distributed load acts on each roller supporting the working branch of the conveyor, and through the end sections of the pipe 1, housing 3, bearing cups 10, rolling bearings 5 are transmitted to the axis 2 at the places of installation of the rolling bearings 5. In this case, the supporting reactions of the rolling bearings 5 and the pipes are in the same O-O planes, as a result of which the occurrence of bending moments and their beneficial effect on the casings 3. Due to the construction of the casings 3 of an aluminum alloy having high specific strength, the load capacity, strength and service life are increased, while the metal consumption of the housing is reduced by 1.5 - 2 times, and the metal consumption of the roller is reduced by 10 - 30% . The reinforcing elements, made in the form of steel bearing cups 10, due to the one-piece studded connections with aluminum housings 3, strengthen the mounting location of the rolling bearings 5 and increase the load capacity of the roller both in the transverse and longitudinal / along the axis of the roller / directions. When the roller ribs 22, 23 of the housing 3 is equivalent to the fan blades create exhaust air flows from the bearing assemblies in both directions. These air flows remove dust and remove heat from the areas of installation of the rolling bearings 5, which reduces the dust content and heating of the rolling bearings 5 during operation and increase their service life.

Claims

1. A conveyor belt roller comprising a pipe, an axle, housings with metal reinforcing elements, rolling bearings fixed by outer rings in housings installed in the pipe and interfaced with inner rings with an axis, as well as bearing seals, characterized in that the housings are made in the form castings from aluminum alloy, and the reinforcing elements are made in the form of steel bearing cups, perforated in the radial direction by programmed conical holes in which the casts are located e conical spikes of the housings, forming one-piece studded connections of these housings with bearing cups.

2. The roller according to claim 1, characterized in that the housing on the outer and inner ends have radially spaced ribs.